Teknisk analyse intern buefeilutholdelighet og optimalisering av SF6 fullt isolerte gassisolerte ringhovedenheter (RMUs)

SF6 fullt isolerte gassisolerede ringhovedenheter (heretter referert til som RMUs) består hovedsakelig av belastningsbryterenheter og høyspenning AC-belastningsbryter-fuse kombinasjonapparater (heretter referert til som kombinasjonsapparater). Avhengig av brukerens krav, kan de konfigureres som enten felles tank eller enhetstruktur.

I praksis i ingeniørfaglige applikasjoner, etableres elektriske forbindelser typisk ved hjelp av enten toppmonterte solidisolerte busbarer eller side-monterte plug-in busbarer. Blant de ulike tekniske parametrene representerer overføringsstrømmen til kombinasjonsapparatene og lukkeevnen til belastningsbryteren sentrale utfordringer i utviklingen. I tillegg har interne buelsgfeil, på grunn av økte sikkerhetsbekymringer, reist mer og mer interesse blant brukere i de siste årene.

1. Analyse av tekniske spørsmål

Under utvikling og produksjon av RMUs krever følgende aspekter nøye vurdering:

1.1 Overføringsstrøm

Overføringsstrømmen til en kombinasjonsapparat refererer til den trefas symmetriske strømmen der brytingfunksjonen overgår fra fuset til belastningsbryteren. For strømmer som overstiger denne verdien, utføres bryting udelukkende av fusene. Innenfor lavere feilstrømrom, viser smeltetiden for de trefas fusene inngående variasjon. Fuset med kortest smeltetid bryter først, og dens slåger aktiverer, som igangsetter mekanismen for å åpne belastningsbryteren.

Avbrytingen av de to gjenværende fasene er avhengig av en sammenligning mellom den faktiske tids-strøm karakteristikken for de respektive fusene (der strømmen i de to gjenværende fasene er omtrent 87% av den trefas strømmen) og åpningstiden for belastningsbryteren initiert av slågeren til det første brytende fuset. Hvis fusets smelting er forsinket, blir de to gjenværende fasene brutt av belastningsbryteren. Dermed er feilstrømbryting i dette området delt mellom fuse og belastningsbryter.

Overføringsstrømmen til kombinasjonsapparatet er bestemt av to nøkkelfaktorer: trippetiden for belastningsbryteren initiert av fuseslaggeren og den faktiske tids-strøm karakteristikken for fuset. Den nominerte overføringsstrømmen er en kritisk teknisk parameter, som representerer den maksimale strømmen som belastningsbryteren kan avbryte sikkert. Når man velger strømbegrensende fusene, må deres tids-strøm karakteristikk vurderes for å sikre at den resulterende overføringsstrømmen er under den nominerte overføringsstrømmen til kombinasjonsapparatet. Dette sikrer pålitelig og sikkert samordning mellom belastningsbryteren og fuset, noe som muliggjør effektiv beskyttelse av transformatorer.

1.2 Lukkeevne

Under belastningsbrytertesting skjer noen ganger mislykkede lukkeoperasjoner, generelt indelt i to kategorier: mislykket oppfyllelse av det påkrevde antallet lukkeoperasjoner eller evne til å lukke ved nominert kortslutningsstrøm. Analyse av testresultatene viser at slike mislykkede tester hovedsakelig skyldes for mye erosjon av hovedkontaktene, noe som svekker deres evne til å bære den nominerte kortslutningsstrømmen.

Derfor er det avgjørende å minimere eller forhindre erosjon av hovedkontaktene for å oppnå suksessfulle testresultater. Forskning og omfattende testing har vist at legging til hjelpkontakter av høy smeltepunkt kobber-krom legering til de originale hovedkontaktene kan indirekte beskytte de lavere smeltepunkt kobber hovedkontaktene. Den spesifikke designmetoden kan bli fleksibelt tilpasset basert på kontaktstrukturen som brukes—om det er lineær bevegelse eller rotasjonsskaldestruktur.

2. Motstå mot interne buelsgfeil

En elektrisk bue reagerer heftig med omgivende luft, som fører til rask temperatur- og trykkøkning. Hvis ikke riktig innekapslet, kan det representere alvorlige risikoer for personell og utstyr. Interne buelsgfeiltester bør utføres separat for gasskompartimentet (bryterkompartimentet) og kabelforholdet i RMU. For å bestå testen, må følgende kriterier oppfylles:

• Paneler og dører på bryteren må forbli lukket; begrenset deformering er akseptabel.

• Innkapslingen må ikke spruke, og ingen fragmenter tungere enn 60 g må bli utkjørt.

• Det må ikke danne seg hull på tilgjengelige overflater av bryteren opp til en høyde på 2 m.

• Horisontale og vertikale indikatorer som brukes under testen, må ikke bli tente av varme gasser.

• Innkapslingen må forbli koblet til jordingspunktet gjennom hele testen.

2.1 Nominert kortslutningsbrytestrøm

Nominert kortslutningsbrytestrøm til kombinasjonsapparatet er bestemt av det valgte fuset. Følgende hensyn gjelder:

• Fusets nominerte kortslutningsbrytestrøm må være større enn eller lik den maksimale potensielle feilstrømmen ved installasjonspunktet i distribusjonssystemet.

• Fusets nominerte kortslutningsbrytestrøm må være rimelig matchet med belastningsbryterens nominerte kortvarig utbedringstrøm innenfor kombinasjonsapparatet.

• Tre fus av samme modell og spesifikasjon må være installert; ellers kan brytingsytringen bli negativt påvirket.

• Fuser må være korrekt og fullstendig installert for å sikre at slågeren aktiveres på riktig tid og pålitelig utløser brytertrippe-mekanismen.

• Etter at ett eller to fuser har fungert, skal alle tre erstattes med mindre det er sikkert at de ufusede fusene ikke bar strøm.

2.2 Drift i høyland

Designet av innesele gasskompartimenter i RMUs er vanligvis basert på drift under 1 000 m over havet. På høyere høyder blir luften tynnere og atmosfæretrykket synker. Siden den interne gassdensiteten forblir konstant, øker det relative trykket innenfor det innesele kompartimentet. Dette kan føre til økt mekanisk stress på innkapplingen, som fører til deformering og høyere risiko for gasslekasje. I slike tilfeller bør innkapplingsstyrken passende styrkes og validert gjennom testing. Reduksjon av gassfylltrykket (eller -densiteten) er ikke en vitenskapelig gyldig eller anbefalt løsning.

2.3 Kontroll av fuktinnhold

DL/T 791-2001, seksjon 6.5.1, "Retningslinjer for valg av rombasert AC-gassisoleret bryter", spesifiserer fuktinnhold i gasskompartimenter: "Når den nominerte fylltrykket ikke overstiger 0,05 MPa, må fuktinnholdet ikke overstige 2 000 μL/L (ved volum)." Andre standarder gir ikke spesifikk veiledning. I RMU-produksjon regnes kontroll av fuktinnhold på 1 000 μL/L (ved 20°C) som rimelig, basert på følgende:

• Belastningsbryteren bryter relativt små strømmer (630 A), med et maksimum av overføringsstrøm (ca. 1 500–2 200 A).

• Fylltrykket er lavt (nominert på 0,03–0,05 MPa), betydelig lavere enn for høyspenning GIS (omtrent 0,5 MPa).

• Tettegenskapene er fremragende, noe som fører til svært langsom innstrømning av fukt fra eksterne miljøer.

• Testresultater viser minimal SF6 nedbrytningsprodukter etter bryting.

• Under testing ble prøver ikke bevisst kontrollert for fukt, men det ble ikke observert mislykkede tester på grunn av for mye fukt.

Derfor er det urealistisk å helt ignorere fuktbehandling under produksjon, og det er også urealistisk å strengt holde seg til isoleringsbaserte grenser uten å ta hensyn til buelsgnedbrytningskrav. Basert på mange års praktisk produksjon og driftserfaring, er det både teknisk sunt og rimelig å beholde fuktinnhold på 1 000 μL/L (ved 20°C) under produksjon.

3. Konklusjon

RMUs har blitt produsert og driftet i Kina i mange år, med demonstrert moden teknologi, stabil ytelse og sterk markedsakseptans. Det håpes at flere produsenter vil engasjere seg i dette feltet og fortsette å utforske, diskutere og dele innsikt om tekniske utfordringer som oppstår i forskning, produksjon og drift, for dermed kollektivt å fremme RMU-teknologi og bidra til dens kontinuerlige forbedring.